DX: Wenn nur noch eine Insel fehlt HAMNET: Neues Netz nutzt WLAN-Geräte. OTH-Kurzwellenradar: Ein Dauer-Ärgernis

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1 HB Swiss Radio Amateurs HAMNET: Neues Netz nutzt WLAN-Geräte OTH-Kurzwellenradar: Ein Dauer-Ärgernis Pertes dans les coupleurs d antenne DX: Wenn nur noch eine Insel fehlt

2 HAMNET, der digitale IP-Backbone In Zukunft schneller Datenverkehr auf 5 GHz Von Dominik Bugmann, HB9CZF, Im Geeren 27a, 8112 Otelfi ngen ZH Highspeed Amateur Radio Network oder kurz HAMNET heisst die Zukunft des Datenverkehrs im Amateurfunk. Der Ersatz des in die Jahre gekommenen Packet- Radio-Netzes nutzt handelsübliche WLAN-Komponenten und ist in Österreich und Deutschland bereits im Aufbau. Viele Amateurfunk-Anwendungen basieren heute auf dem Internet. Echolink benutzt das Internet, um Fonie-Relais zu verbinden und APRS, um die Positionsmeldungen grafisch im Internet darzustellen. Auch Winlink besonders bei den Amateuren auf den Weltmeeren unterwegs benutzt - basiert auf Servern, welche durch das Internet verlinkt wurden. Weak Signal Propagation Reporter (WSPR) benutzt das Internet, um die Bakenmeldungen dem zentralen Datenbankserver zu senden. Danach kann der Benutzer die Ausbreitung live im Internet betrachten. Auf dem Packet- Radio-Netz mit maximal 9600 Bit/s lassen sich keine Internet-basierenden Anwendungen betreiben. Es wurde daher Zeit, Internet-Technologie auch auf Amateurfrequenzen direkter zu nutzen. Was ist HAMNET? Das Projekt HAMNET begann 2005 in Österreich. Landesweit ist der Netzvortrieb seit Anfang 2009 im Gange. Als Daten-Netzwerk für Funkamateure basiert HAMNET auf TCP/IP, vernetzt in erster Linie Relais- und/oder Digipeater-Standorte digital untereinander und bietet eine Vielzahl von weiteren Anwendungen. Für den Benutzer sind Direktverbindungen mittels HF- Benutzerzugängen untereinander sowie Verbindungen zu Serverdiensten und Schnittstellen zu bestehenden Amateurfunkbetriebsarten realisierbar. Erwähnt seien unter anderem: Packet Radio (Schnelle Übertragung von AX25-Daten), EchoLink, Win- Link2000, Instant Messaging, Voice over IP, Digital-ATV/ IP ATV, APRS und Amateurfunk-Webseiten. An HAMNET teilnehmen kann jeder Funkamateur, sei er nun Anwender, Netzwerker, System Operator, Anwendungsentwickler egal welcher Profession. Alle verbindet eines, nämlich die Verwendung von TCP/IP als Trägerprotokollschicht. Anwendungen Funkamateure betreiben heute mehrere Netzwerke, welche untereinander nicht kompatibel sind. HAMNET bietet die Möglichkeit, Packet-Radio-, Fonie- und ATV-Netze oder weitere Anwendungen, welche auf dem Internet Protokoll (IP) basieren, auf einer gemeinsamen Datenplattform zu vernetzen. Dies wird nachfolgend an Hand von Amateurfunk-Anwendungen im Detail erläutert. Amateurfernsehen war bis anhin ein Spezialgebiet und vor allem auf UHF und SHF zu fi nden. Heutzutage sind IP-fähige Kameras im Handel erhältlich, welche die Bilder über eine Ethernetund IP-Schnittstelle zur Verfügung stellen. In Bild 1 sind drei Bergspitzen dargestellt. Auf jeder Spitze steht ein HAMNET-Knoten. Diese Knoten sind untereinander im 5-GHz-Amateurfunkband verlinkt. Auf der Bergspitze links ist eine ferngesteuerte Video-Kamera zu sehen, welche ein Testbild sendet. Die Video-Daten gelangen zur Bergspitze rechts (oder wenn der direkte Link ausfällt via Bergspitze im Hintergrund) und danach über einen weiteren 5-GHz- Link zum Amateur in die warme Stube im Tal. Zusätzlich gelangt das Video- Signal über einen zweiten Link zu einer Schnittstelle zum Internet. Diese Anwendung ist für Stationen gedacht, welche keine direkte Sicht zur Bergspitze haben. Beim Übergang ins Internet gibt eine Applikations-Firewall den Zugang nur für lizenzierte Funkamateure via Benutzername und Passwort frei. Wie in der kommerziellen Welt wird Fernsehen am meisten Bandbreite benötigen, besonders dann, wenn Amateure beginnen, mit komprimiertem HDTV zu experimentieren. APRS: Das Automatic Position Reporting System ermöglicht die automatisierte Verbreitung von Daten (zum Beispiel GPS-Position, Wetterdaten, kurze Textnachrichten) über beliebige Entfernungen im Packet-Radio-Netz. Diese Daten werden auf einheitlichen Simplex-Frequenzen im 2-m-Amateurfunkband mit einer Bitrate von 1200 Bit/s übertragen. Um das Packet Radio Netz möglichst wenig zu belasten, die Daten jedoch möglichst global verbreiten zu können, werden die einzelnen Datenpakete von den Packet-Radio-Digipeatern nur soweit per Funk geroutet, bis sie auf einen speziellen APRS-Digipeater (auch IGATE genannt) sto- Résumé. Avec le Highspeed Amateur Radio Network, couramment appelé HAMNET, l auteur donne une vision du futur pour l échange de données dans le radioamateurisme. Pour remplacer le bon vieux réseau Packet Radio on trouve maintenant des composants WLAN à prix très abordables, et l Autriche et l Allemagne sont en pleine phase de réalisation. Le réseau de données des radioamateurs HAMNET utilise TCP/IP et relie en premier ligne les relais.et les digipeaters numériquement entre eux; il permet encore de nombreuses autres utilisations. L auteur donne quatre exemples: la télévision d amateur (ATV), l APRS, le réseau Packet Radio et les stations situées à des emplacements élevés et télécommandées. On pourrait penser mettre HAMNET sur 2,4 GHz puisque l autorité de tutelle permet l utilisation de 2308 à 2312 MHz sans concession particulière. Mais le hard et software ont besoin de 5 MHz de largeur de bande. On ne peut donc plus envisager d y placer HAMNET. C est pourquoi HAMNET est placé exclusivement sur 5 MHz. L Office fédéral de la communication n a pas d opposition de principe pour la mise en service de modules WLAN du commerce dans les réseaux de données des radioamateurs. Aussi longtemps que les modules sont laissés dans leur état d origine, ils peuvent être utilisés librement. Si les modules sont modifiés de n importe quelle façon, ou sont mis en service avec des antennes procurant un grand gain du rayonnement, ils ne peuvent être exploités que dans le cadre d une concession de radioamateur. HB9CZF/HB9MQM 2 HB Radio

3 ssen. Dabei handelt es sich um einen Packet Radio Digipeater, der an das Internet angeschlossen ist. Die ins Internet eingespeisten Daten können zum Beispiel per Webbrowser bei aprs.fi auf dem PC dargestellt werden. Durch die Popularität von APRS und wegen der Verwendung von nur einer einzigen Simplex-Frequenz gehen jedoch viele Meldungen verloren. Seit den Anfängen von Packet-Radio ist dieses Phänomen als Hidden-Stationoder Aloha-Effekt bekannt. Abhilfe wird zurzeit durch eine Fachgruppe unter der Leitung der Swiss-ARTG diskutiert. Ein möglicher technischer Lösungsansatz wie er in Bild 2 gezeigt wird, besteht darin, den Link vom Digipeater auf dem Berg zum Internet von der überlasteten 2-m- Frequenz auf einen direkten 5-GHz Punkt-zu-Punkt-Datenlink zu verlegen. Packet Radio. Durch den Aufbau und Betrieb des Packet Radio Netzes sind etliche Höhenstandorte erschlossen worden. Für den Umbau auf HAMNET kann der darunterliegende HF-Layer von heute meist 23 cm mit Bit/s durch 6 cm mit einem Durchsatz von Megabits/s ersetzt werden (Bild 3). Die bestehenden Packet-Radio-Links werden danach über den HAMNET- Link über AXIP (AX25 in IP-Pakete eingepackt) geschickt. Der Packet-Radio Benutzer wird vom darunter liegenden HAMNET nicht viel merken, ausser dass der Durchsatz schneller geworden ist. Remote-Transceiver: Viele Amateure können heute an ihrem Wohnort keine Antenne mehr aufstellen und wenn, dann werden sie durch S9- QRM-Pegel gestört. Quellen sind meistens Schaltnetzteile in den Wohnungen. Seit einiger Zeit gibt es Remote-Installationen in der Schweiz, welche via xdsl angebunden werden. 200 Kbps reichen für den üblichen Transceiverbetrieb. Ist eine Anbindung durch eine Telefonleitung oder Koaxkabel nicht möglich, könnte ein 5-GHz-HAMNET Punkt-zu- Punkt-Link Abhilfe schaffen (Bild 4). Dank der hohen Bandbreite könnten auch breitbandigere Anwendungen mit Software Defi ned Radio (SDR) in Betracht gezogen werden. Bild 1: HAMNET als Amateurfunkfernsehen-Link (Erläuterungen im Text). Eine zweite Anwendung besteht in der Fernsteuerung von bestehenden Anlagen auf dem Berg. Steht ein PC auf dem Berg, kann dieser ferngewartet werden, oder man konfi guriert das Fonie-Relais als Peilempfänger, um Störquellen eingrenzen zu können. Alle diese Funktionen können vom Shack aus ausgeführt werden, ohne jedes Mal Dutzende von Kilometer auf der Strasse zurückzulegen. WLAN Standard Während den Zeiten von Packet Radio wurden die Transceiver selber entwickelt und aufgebaut oder bestehende Bild 2: HAMNET und Automatic Position Reporting System APRS kommerzielle Geräte entsprechend umgebaut. Mit der rasanten Verbreitung von Wireless Local Area Network (WLAN) wie auch UMTS/HSPA (Universal Mobile Telecommunications System / High Speed Packet Access) ist es heutzutage möglich, eine WLANminiPCI Karte für weniger als 50 Franken zu kaufen. Anstelle von Selbstbau aller Komponenten bewegt sich der Amateurfunk nun auf der Ebene der Systemintegration von bestehenden Komponenten. Für den Aufbau des HAMNET kommen kommerziell erhältliche WLAN- Komponenten zum Einsatz, welche HB Radio

4 Nur auf 5 GHz Grundsätzlich wäre HAMNET auf 2.4 GHz denkbar. Vom gesamten, dem Amateurfunkdienst sekundär zugewiesenen Frequenzbereich von 150 MHz sind aber nur 2308 bis 2312 MHz ohne besondere Bewilligung der Konzessionsbehörde benützbar. Dieser Bereich ist gemäss IARU Region 1 Bandplan unter anderem für schmalbandige Betriebsarten reserviert. Die eingesetzte Hard- und Software benötigt aber mindestens 5 MHz Bandbreite. Daher fällt das 2.4-GHz-Band für HAMNET-Anwen- Bild 3: HAMNET als Packet-Radio-Link. durch entsprechende Software-Konfi - gurationen auf den Amateurfrequenzen betrieben werden können. Wireless Local Area Network bezeichnet ein lokales Funknetz, wobei meistens ein Standard der IEEE Familie gemeint ist. Für HAMNET kommt dabei der Standard IEEE a auf 5 GHz zur Anwendung. Dieser Standard bietet acht verschiedene Datenraten an: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 und 54 MBit/s und unterstützt ein automatisches Fallback. Bei der Betrachtung dieser Übertragungsraten ist zu berücksichtigen, dass sich alle Geräte im Netz die Bandbreite für Up- und Download teilen. Weiterhin sind die angegebenen Datenübertragungsraten Bruttowerte, und selbst unter optimalen Bedingungen liegt die erreichbare Netto-Übertragungsrate nur wenig über der Hälfte dieser Angaben. In der Praxis sind Mbit/s Netto-Datenübertragungsraten bei Bakom zum Thema WLAN Das Bundesamt für Kommunikation hat sich auf Anfrage zum Thema WLAN und Amateurfunk geäussert. Es bestünden keine grundsätzlichen Vorbehalte betreffend den Einsatz von handelsüblichen WLAN-Modulen für den Einsatz in Datenfunknetzen für den Amateurfunk. Solange die Module im Originalzustand belassen würden, könnten diese frei eingesetzt werden. Solche Anlagen fielen nicht unter die Amateurfunkkonzession. Bild 4: HAMNET als Zugang zu fernbedienten Stationen (Remote Transceiver) IEEE a unter optimalen Bedingungen erreichbar. Ein einzelner WLAN-Kanal benötigt ein Frequenzband von 20 MHz Breite, wobei durch Parameteränderungen die Bandbreite auf 10 oder 5 MHz beschränkt werden kann. Dabei wird die Datenübertragungsrate um den Faktor 2 beziehungsweise 4 verringert, dafür erhöht sich aber das Linkbudget um 3 beziehungsweise 6 db. Wenn die Module in irgendwelcher Weise verändert werden oder durch den Einsatz von Antennen mit Gewinn eine höhere abgestrahlte Leistung erreicht wird, dürften diese nur im Rahmen einer Amateurfunkkonzession betrieben werden. Das Bakom macht darauf aufmerksam, dass und MHz dem Amateurfunk auf sekundärer Basis zur Verfügung stehen, dass aber für , und MHz zusätzliche Einschränkungen bestehen. Diese Bereiche dürfen nur mit spezieller Bewilligung der Konzessionsbehörde benützt werden. Konkret bedeute dies, dass das Bakom jede Anfrage zum Betrieb einer Anlage in diesen Frequenzbereichen individuell prüfen und gegebenenfalls Messungen vornehmen werde, um mögliche Störpotentiale besser beurteilen zu können werden. Es sei mit einer Bearbeitungszeit von mehreren Monaten zu rechnen. 4 HB Radio

5 dungen ausser Betracht. Zudem ist das 2.4-GHz-WLAN-Band heute schon im Inhouse-Betrieb völlig überlastet, was zu Übertragungsausfällen führt. Auf 5 GHz unterliegen von den insgesamt 200 MHz, die dem Amateurfunkdienst sekundär zugewiesen sind, 5725 bis 5850 MHz keinen zusätzlichen Einschränkungen. Gemäss IARU Region 1 Bandplan ist dieser Abschnitt für alle Betriebsarten vorgesehen ausser 5760 bis 5762 MHz (schmalbandige Betriebsarten) und 5790 bis 5850 MHz (Satelliten-Betrieb vom Weltraum zur Erde). Dies bietet genügend Platz für HAMNET-Anwendungen. Die gleichen Bandsegmente sind auch in Österreich und zum Teil in Deutschland verfügbar. Berechnung von Links Für eine erste Evaluation kann das Programm «Radio Mobile» von Roger Coude, VE2DBE, verwendet werden. Als obere Frequenz gibt man 5850 MHz ein und eine Sendeleistung von 20 dbm (entsprechen 100 mw). Als Antennengewinn sind 20 dbi ein guter Startwert. Der benötigte Empfangspegel entnimmt man dem Datenblatt der minipci-wlan- Karte. Für die Karte DCMA-82 wird ein Pegel von -90dBm bei Mbps Datendurchsatz angegeben. Das Fenster «Radio Link» (F2), welches unter dem Hauptmenu «Tool» zu finden ist, erzeugt das in Bild 5 sichtbare Resultat für den Link von HB9AM auf dem Chestenberg bei Wildegg zu HB9ZRH auf dem Uetliberg. Etwa in der Mitte des zu überbrückenden Pfades sieht man, wie der Heitersberg in die Fresnelzone hineinragt. Die Distanz zwischen beiden Bergen beträgt km und ist in Bild 5 oben rechts abzulesen. Gerade darunter ist die Empfänger-Marge von 13.8 db angegeben, was einem erwarteten Brutto-Durchsatz von 48 Mbps entspricht. Link-Komponenten Für den Aufbau eines HAMNET-Links werden folgende Hauptkomponenten benötigt: Router Board, minipci- WLAN-Karte und Antenne. RouterBoard: Die Router Boards der litauischen Firma Mikrotik werden vor allem in Oesterreich und Süddeutschland erfolgreich eingesetzt. Je nach Modell Bild 5: Berechnung des Links zwischen Chestenberg (Wildegg AG) und Uetliberg. können bis zu drei minipci-wlan- Karten eingebaut werden. Zusätzlich sind bis zu drei Ethernet Schnittstellen vorhanden. Eine der Ethernet Schnittstellen kann mit POE (Power over Ethernet) auch zur direkten Speisung der Baugruppen benutzt werden. Die ALIX-Boards der Schweizer Firma PC Engines bieten vergleichbare Features, aber benutzen das Linux-basierte Betriebssystem openwrt. MiniPCI-WLAN-Karte. Die minipci WLAN Karte stellt den HF-Transceiver für 2.4 GHz oder/und 5 GHz zur Verfügung. Die Ausgangsleistung kann bis zu 800 mw betragen. Antenne. Als Antennen haben sich 23-dBi-Flachantennen auf 5 GHz für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen bewährt. Für Benutzerzugänge kommen zusätzlich Sektorantennen, die zum Beispiel einen 90 Grad breiten horizontalen Öffnungswinkel bieten, zur Anwendung. Pigtail, Kabel, Stecker, Stromversorgung. Router Board und WLAN-Karten werden direkt am Mast montiert, damit die Koaxialkabel für das 5-GHz-Signal möglichst kurz sind. Für die Stromversorgung muss mit zwischen 5 bis 10 W Leistung gerechnet werden. Das einzig benötigte Kabel zwischen dem Mast und dem Shack ist ein Ethernetkabel, welches neben den Daten auch die Stromversorgung zur Verfügung stellt. Routing auf dem digitalen Backbone Ähnlich wie im Packet-Radio-System müssen auch im HAMNET die Datenpakete ihre Ziele finden. Es ist im HAMNET unvermeidbar, das komplexe Mischtopologien (Stern, Ring) entstehen, welche bei der Linkstreckenplanung eines Routings - ähnlich Packet-Radio - bedürfen. Die Pakete müssen oft mehrere «Hops» überwinden. Pakete-Sender und -Empfänger wechseln einander ständig ab. Daher müssen die Pakete duplex ihren Weg durch das Netz finden, damit eine Anwendung funktioniert. Da Routeneintragungen von Hand in einem derart grossem Netzwerk nicht mehr administrierbar sind, müssen Automatismen angewendet werden, welche das System möglichst rasch über die vorhandenen Zielnetze informieren. Dies beinhaltet das automatische Finden von Alternativrouten, zum Beispiel bei Ausfall eines HF-Links oder bei einer Störung. Im bekannten Packet-Radio System bedient man sich etwa des Flexnet-Routings. Aufgrund verschiedener Untersuchungen wurde BGP «Border Gateway Protocol» als das ideale Routing-Protokoll für den digitalen Backbone definiert. HB Radio

6 HF Activity HAMNET basiert auf dem Internet Protokoll (IP), und entsprechend sind die IP-Adressen zu administrieren. In der Schweiz ist das Subnetz /16 dafür vorgesehen. Entsprechende geografi sche Unterteilungen wurden bereits vor 20 Jahren ins Auge gefasst, basierend auf den Telefonvorwahlnummern der damaligen PTT. Das IP-Konzept muss weiter verfeinert und den heutigen Gegebenheiten angepasst werden. Dank dem fortschreitenden Netzausbau in Deutschland und Österreich wurde schon viel Vorarbeit geleistet und es wurden entsprechende Dokumente erstellt. Quellen Entwicklung und Aufbau von HAMNET schreiten rasch voran. Im Internet werden die wichtigsten Informationen in einem «Wiki» veröffentlicht. Hauptquelle bietet das Wiki des OeVSV. Kategorie:Digitaler_Backbone de (Menupunkt Wireless LAN & Hamradio) Swiss-ARTG Die Swiss Amateur Radio Teleprinter Group befasst sich mit den digitalen Betriebsarten des Amateurfunks. Mehr als 300 Mitglieder unterstützen die Entwicklung, Planung und Betrieb von Anlagen zur unentgeltlichen Benutzung durch lizenzierte Radioamateure. HAMNET wurde von Dominik Bugmann, HB9CZF, und Thomas Ries, HB9XAR, anlässlich der Swiss-ARTG-Generalversammlung und -Fachtagung vom 7. November 2009 über fünfzig anwesenden Mitgliedern und Gästen zum ersten Mal vorgestellt. Calendar February - April 2010 February 2010 Date Time Mode Contest Exchange CW 80 m HandTast AGCW Straight Key Party RST+LNr+Categ+Name+Age (YL=XX) RTTY m Mexico Intl RTTY Contest XE: RST + State; DX: RST + LNr; work all CW m NA Sprint Contest Both calls + LNr + Name + QTH; work NA CW m Asia-Pacific Spring Sprint RST + LNr; work Asia/Pacific CW m FISTS Winter Sprint RST+QTH+Name(+FISTS Nr or Pwr);work FISTS RTTY m CQWW DX RTTY WPX RST + LNr; work everybody SSB m OMISS QSO Party RS + QTH + (OMISS Nr oder DX ) CW 160 m RSGB 1.8 MHz Contest RST + LNr (+ UK Dist); work UK only CW/SSB m Dutch PACC Contest PA: RS(T)+Prov; DX: RST+LNr; work PA CW m ARRL Intl DX Contest W/VE:RST+State; DX:RST+Pwr; work W/VE SSB 160m CQWW 160m Contest W/VE:RS+State; DX:RS+DX WPX;work all CW m UBA DX Contest RST + LNR (+ON Prov): work everybody RTTY m NA QSO Party NA: Name + QTH; DX: Name; work NA CW m High Speed Club CW (1) RST (+HSC Nr oder NM); 150 W max CW m High Speed Club CW (2) RST (+HSC Nr oder NM); 150 W max March 2010 Date Time Mode Contest Exchange CW 80 m AGCW YL CW Party RST+LNr+Name; OM/OM QSO = 0 Points SSB m ARRL Intl DX Contest W/VE:RST+State; DX:RST+Pwr; wrk W/VE RTTY m Open Ukraine RTTY High Region abbreviation + LNr; work everybody CW 80 m UBA Spring Contest RST + LNr (+ ON Section); work ON only SSB m DIG QSO Party RS (+ DIG Nr) CW m AGCW QRP Contest RST+LNr+Class+(AGCW Nr oder NM) RTTY m NA Sprint Conest Both calls + LNr + Name + QTH; work NA RTTY m BARTG HF RTTY Contest RST+LNr+GMT; work all; Max 30 hours op SSB m CQWW WPX Contest RS + LNr; work everybody April 2010 Date Time Mode Contest Exchange RTTY m EA RTTY Contest EA: RST + Prov; DX: RST + LNr; work all CW m DIG QSO Party RST (+ DIG Nr); work everybody CW m EU Spring Sprint Both calls + RST + Name; EU work all CW m Japan Intl DX Contest JA: RST+Pref; DX: RST+CQ Zone; wrk JA CW m Yuri Gagarin Intl DX Test RST + ITU Zone; work everybody SSB 80 m UBA Spring Contest ON: RS+LNr+Sect; DX: RS+LNr; work ON CW 40 m DIG QSO Party RST (+ DIG Nr); work everybody CW/SSB m Holyland DX Contest 4X: RS(T)+Area; DX: RS(T)+LNr; work 4X Digi m TARA Digi Prefix Contest Name + Prefix; work all, and all Digi modes CW/SSB m ES Open HF Champship RST+LNr; work ES once per hour/band OK SSB m EU Spring Sprint Both calls + RST + Name; EU work all CW m EA QRP Contest (1) RST+Pwr Cat((+M(EA QRP Mbr));5W max CW 80 m EA QRP Contest (2) RST+Pwr Cat((+M(EA QRP Mbr));5W max CW m YU DX Contest (1) Call + ITU Zone; work everybody CW 40 m EA QRP Contest (3) RST+Pwr Cat((+M(EA QRP Mbr));5W max CW m YU DX Contest (2) Call + ITU Zone; work everybody CW m EA QRP Contest (4) RST+Pwr Cat((+M(EA QRP Mbr));5W max RTTY m SP DX RTTY Contest RST (+ SP Prov); work everybody CW/SBB/Dig Helvetia Contest RS(T)+LNR(+Kt);HB9 work all. 6 HB Radio